MRS-måling av glutamat- og GABA-metabolisme i hjernen

13C er en stabil (dvs. ikke-radioaktiv) isotop av karbon med en naturlig overflod på ~1%. Etter infusjon av [13C]glukose og/eller [13C]acetat kan in vivo MRS (magnetisk resonansspektroskopi) overvåke flukshastigheten til 13C-atomet fra glukose og/eller acetat til glutamat til glutamin. Dermed kan denne prosedyren gi mål på glutamat (GLU) og glutamin (GLN) omsetning i hjernen. Vi har etablert parametere for å oppnå disse målingene i ikke-menneskelig primathjerne. Den nåværende protokollen søker godkjenning for å optimalisere MRS-parametere og utvikle nye MRS-teknikker for menneskelig hjerne ved å bruke GE 3T, Siemens 3T og Siemens 7T-enheten.

Studiepopulasjon: Alle forsøkspersoner vil være i alderen 18-65 år, uten alvorlige medisinske sykdommer og oppfylle kriteriene oppført i seksjon VI A.

Design: Forsøkspersonene vil få enten oral administrering av [13C]glukose eller en intravenøs infusjon av [13C]glukose og/eller [13C]acetat for å omtrent doble plasmaglukosenivåene. Plasmaacetatnivået vil forbli innenfor det fysiologiske området observert hos mennesker (Lebon et al, 2002). Mens du ligger i 3T- eller 7T-enheten, vil serielle datainnsamlinger bli oppnådd over ~2 timer for å optimalisere de eksperimentelle forholdene for å måle 13C-signalene fra GLU, GLN og andre metabolisme i hjernen.

Resultatmål: Hovedmålet med denne studien er å måle GLU/GLN-omsetning i hjernen. Uten ytterligere datainnsamling kan vi også få informasjon om syntesen av GABA, den viktigste hemmende nevrotransmitteren i hjernen. GLU omdannes til GABA via enzymet glutaminsyredekarboksylase (GAD). Mens vi overvåker overføringen av 13C-signal fra GLU til GLN, kan vi samtidig måle overføringen av 13C-signal fra GLU til GABA og derved måle aktiviteten til GAD (Li et al 2005). I tillegg til å måle 13C-signaler direkte, kan 13C-merking til hjernemetabolitter også måles indirekte ved å detektere proton MRS under infusjon av [13C]glukose og/eller [13C]acetat.